CN113629939A - 一种直流电机底部碳刷观察装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种直流电机底部碳刷观察装置，通过设置在直流电机壳体内的换向器底部碳刷下方的多棱柱反光机构，帮助完成有刷直流电机底部碳刷的检查，提高巡检效率；同时还通过拉伸弹簧、压片、挡板和微动开关的配合，避免碳刷磨损过度而未发觉对电机造成的损害。

Description

一种直流电机底部碳刷观察装置

技术领域

本申请涉及直流电机维护技术领域，具体而言，涉及一种直流电机底部碳刷观察装置。

背景技术

碳刷是电动机或发电机或其他旋转机械的固定部分和转动部分之间传递能量或信号的装置，其主要成分是碳，故称为碳刷，碳刷作为滑动接触件，在使用过程中是很容易磨损的，需要定期维护更换，并清理积碳。

轧材厂高线棒一、棒二主传动采用的全部是直流电机，现有的直流电机碳刷的磨损监测最直接方法是定期人工检测检修。受限于设备连续运行，必须等到系统和设备停止时才能检查，检测时间受限。在实际生产过程中，在对有刷直流电机进行电刷巡检时，位于直流电机换向器底部的电刷往往无法通过电机的观察窗进行观察，而现有的处理方式是巡检人员将手伸进电机观察窗去挨个感知，检查难度相对较大，尤其是上述位于底部的电刷的刷辫断掉时，碳刷的长短很难被发现。此外，现有检查方式检测速率相对较慢，检查一台有刷直流电机的电刷通常需要半个小时，巡检效率极低。

因此，亟需开发能高效监测底部碳刷磨损情况的装置来解决上述问题。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种直流电机底部碳刷观察装置，通过设置在直流电机壳体内的换向器底部碳刷下方的多棱柱反光机构，帮助完成有刷直流电机底部碳刷的检查，提高巡检效率；同时还通过拉伸弹簧、压片、挡板和微动开关的配合，避免碳刷磨损过度而未发觉对电机造成的损害。

本申请实施例提供了一种直流电机底部碳刷观察装置，包括底座，支架，反光机构，升降机构；所述升降机构安装在底座上并连接支架；所述反光机构安装在支架上，并与支架通过转轴相连；所述反光机构是多棱柱结构。

在上述实现过程中，由于底部碳刷存在视觉盲区，其磨损情况无法通过电机观察窗观察清楚，在电机壳体内部放置一个观察装置，将反光机构置于换向器底部的碳刷下方，不开窗不停机就能清晰观察到底部碳刷的长度，压片下压的位置以及碳刷是否变形等。由于观察装置是置于电机壳体内部，处于高温、多尘、多油污的环境下，反光机构容易被影响或污染，为了提高反光机构的使用次数或时间，将反光机构设为多棱柱结构，其由多个棱柱面组成，当某一棱柱面的反光面被污染或受到影响时，可以通过旋转支架上的转轴，将另一棱柱面上反光面作为工作面。所述多棱柱结构可为三棱柱，四棱柱，五棱柱等多边棱柱。其实，在任一工作面都能完整反映碳刷磨损情况时，合适情况的多边棱柱皆可。

进一步地，所述多棱柱结构内部安装有光源，所述光源的开闭和亮度通过遥控来调节。

由于电机壳体内部光线较弱，甚至某些区域完全处于黑暗中，因此为增加电机壳体内部碳刷区域所处环境的亮度，在多棱柱结构内部安装了光源。当需要补光时，可以打开光源。光源选择合适的白炽光源，光源的形状与多棱柱结构内部配合一致，球灯或者长灯管的发散光源效果皆可。在多棱柱结构处于电机壳体内部时，在外部通过遥控即可打开或者关闭光源，其亮度也能同时调整。

进一步地，所述多棱柱结构的多个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，所述转轴、所述光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

在上述实现过程中，由于多棱柱结构的每个棱柱面都可以反光作为工作面来反映碳刷的磨损情况，所以，将多棱柱结构设置为规则的多棱柱结构是较为理想的。这样，通过转轴调整时，如果不调节升降机构的高度，每个棱柱面旋转到工作面位置时，其与碳刷的距离都是接近不变的，也就无需再次调整上下距离，就可以继续使用。因此，在设置多棱柱结构时，将多个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，且使转轴、光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

进一步地，所述多棱柱结构的至少一个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的扇形圆柱面上，其它棱柱面形成在所述虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，所述转轴、所述光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

实际上，也可以在需要时，将多棱柱结构的至少一个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的扇形圆柱面上，而将其它棱柱面形成在所述虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，且使转轴、光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。这样，实际上位于虚拟圆柱体的扇形圆柱面上的棱柱面是一个凸出面，当其作为工作面时，其能比平面反映出更大的面积，这种凸出面类似于路口拐弯处反光用的凸面镜，成正立缩小的虚像，可以增大视野。这样也可以在同等情况下增加棱柱面的数量，相比平面的反光面，以较小的棱柱面积，观察到同样的碳刷磨损情况。

进一步地，所述多棱柱结构的至少一个棱柱面是由一块不锈钢板组成。

优选地，所述不锈钢板的厚度为1-3mm，优选2mm；长度为300-400mm，优选350mm；宽度为200-300mm，优选250mm。

在上述实现过程中，可以选择棱柱面的材料。其中，玻璃，不锈钢板等均可。由于电机壳体内部的环境，其必须在亮光环境下能够反射出碳刷磨损的情况，所以棱柱面的表面必须足够平整光亮，同时能够耐高温，耐灰尘，耐油污，还要防变形等。棱柱面的形状，选择平面或者凸面皆可。由于是多棱柱面结构，在某一棱柱面污染或看不清晰后，通过转轴选择，换一个棱柱面作为工作面即可。一般在转换工作面时，转轴上会设置锁紧装置，例如定位块，销轴等。当工作面调整一定角度时，可以实时固定。

某一棱柱面作为工作面时，其尺寸以能全部观察到电机底部碳刷为宜，安装位置为底部碳刷下方，不宜靠电机绕组和汇流环过近。

进一步地，所述碳刷上端设有压片，所述压片下部设置拉伸弹簧，刷握套装在所述碳刷上形成滑动配合，在拉伸弹簧的拉伸下，所述压片左端底面紧贴在碳刷顶端，使从刷握内向下伸出的碳刷底面抵紧压在换向器上。

在上述实现过程中，由于碳刷在使用过程中会逐渐磨损，有时候在磨损过度后，但还没有到达检测时间时，就容易因碳刷磨损过度而未发觉对电机造成损害。此时，在碳刷上端设置压片，压片下部设置拉伸弹簧，当碳刷磨损而长度下降后，压片会在拉伸弹簧的持续拉扯下，压片左端底面持续紧贴在碳刷顶端，使从刷握内向下伸出的碳刷底面持续抵紧压在换向器上。

进一步地，在刷握靠近拉伸弹簧一侧的上部设有挡板；

优选地，所述压片上设有微动开关，当压片与挡板快要碰上时，微动开关动作，发出报警信号。

碳刷工作时，一般根据实际情况，设有磨损极限。碳刷快要达到磨损极限时，还能正常工作，超过这个磨损极限后，就会造成换向器损坏或者电流异常。为了在快到磨损极限时能够提醒检修人员更换，在刷握靠近拉伸弹簧一侧的上部设有挡板，在压片上设有微动开关。当碳刷快到磨损极限时，压片在拉伸弹簧的拉扯下，压片左端持续向下，快要与挡板碰上时，此时微动开关动作，发出报警信号，检修人员得到通知后，就可以实时更换，避免故障。

在上述实现过程中，压片右端会设置转轴，这样压片左端的上下移动其实是绕着压片右端的转轴点实现的。压片左端可以设置为斜向下结构，方便抵压碳刷使其贴紧换向器。

在上述实现过程中，拉伸弹簧时刻处于拉伸状态，当碳刷磨损后高度下降时，压片在拉伸弹簧的拉伸中始终压在碳刷上端。

进一步地，所述升降机构采用丝杠和螺杆的组合，能够上下调整。

进一步地，所述底座下部带有移动机构；

优选地，所述移动机构为转向轮；

优选地，所述转向轮带有锁紧装置。

进一步地，所述转轴用来调整所述多棱柱结构的其中一个棱柱面与水平面的角度；

优选地，所述转轴带有锁紧装置。

在上述实现过程中，升降机构是为了调整多棱柱结构的工作面与碳刷的距离，升降机构安装在底座上并连接支架，通过丝杠和螺杆的组合来上下移动。支架上的转轴旋转，可以调整多棱柱结构的工作面与水平面的角度，但无法调整处于碳刷正下方或者斜下方的位置，于是在底座下部设置移动机构，通过移动底座，能够很方便地将观察装置置于电机壳体内部碳刷下方合适的位置。移动机构可以选择转向轮。为避免底座晃动，所述转向轮带有锁紧装置。

使用时，通过升降机构调整好多棱柱结构与碳刷的位置，然后通过转轴调整好多棱柱结构的工作面与水平面的角度，将转轴锁紧后，将该观察装置通过电机观察窗置于电机壳体内，通过底座的移动机构来调整处于碳刷下方的合适位置，此时，碳刷在工作面上成像，巡检人员可以通过观察窗观察碳刷的磨损情况。当某一工作面污染或变形时，旋转转轴换到另一工作面即可。当电机壳体内光线较暗时，可以打开光源，或者穿过观察窗用手电筒补光。

碳刷在使用过程中快到磨损极限时，压片在拉伸弹簧的拉扯下，压片左端持续向下，快要与挡板碰上时，此时微动开关动作，发出报警信号，通知检修人员更换碳刷。

有益效果：

在上述实现过程中，本发明提供了一种直流电机底部碳刷观察装置，通过设置在直流电机壳体内的换向器底部碳刷下方的多棱柱反光机构，帮助完成有刷直流电机底部的碳刷的检查，提高巡检效率；同时还通过拉伸弹簧、压片、挡板和微动开关的配合，避免碳刷磨损过度而未发觉对电机造成的损害。

1、所述多棱柱反光机构中的某一棱柱面作为工作面时，碳刷能够在工作面上成像，巡检人员可以通过观察窗观察碳刷的磨损情况，不用摸索，不停机即可了解情况。

2、所述多棱柱反光机构中的某一棱柱面受污染或变形时，通过转轴旋转到另一棱柱面即可。

3、所述多棱柱反光机构中的至少一个棱柱面为凸面，可以增大视野，同时相比平面，可以在同等情况下增加棱柱面的数量，增大反光机构使用时长。

4、通过拉伸弹簧、压片、挡板和微动开关的配合，能够避免碳刷磨损过度而未发觉对电机造成的损害。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的直流电机底部碳刷观察装置的结构示意图。

图2为三棱柱结构主视图。

图3为三棱柱结构侧视图。

图4为三棱柱结构侧视图。

图5为报警装置结构示意图。

图6为观察装置置于电机壳体内的结构示意图。

其中，各附图标记为，1-底座；2-支架；3-反光机构；4-升降机构；5-转轴；6-光源；7-棱柱面；8-碳刷；9-压片；10-拉伸弹簧；11-换向器；12-移动机构；13-电机观察窗；14-刷握；15-挡板。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

实施例

参看图1，本实施例提供一种直流电机底部碳刷观察装置，包括底座1，支架2，反光机构3，升降机构4；所述升降机构4安装在底座1上并连接支架2；所述反光机构3安装在支架2上，并与支架2通过转轴5相连；所述反光机构3是多棱柱结构。

参看图2-3，本实施例采用的多棱柱结构是三棱柱结构，所述三棱柱结构内部安装有光源6，所述光源6的开闭和亮度通过遥控来调节。

所述三棱柱结构的三个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的内接三棱柱的侧平面上，所述转轴5、所述光源6的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。所述三棱柱结构的至少一个棱柱面7是由一块不锈钢板组成。所述不锈钢板的厚度为1-3mm，优选2mm；长度为300-400mm，优选350mm；宽度为200-300mm，优选250mm。

所述升降机构4采用丝杠和螺杆的组合，能够上下调整。所述底座1下部带有移动机构12；所述移动机构12为转向轮；所述转向轮带有锁紧装置(图中锁紧装置未示出)。

所述转轴5用来调整所述三棱柱结构的其中一个棱柱面与水平面的角度；所述转轴5带有锁紧装置(图中锁紧装置未示出)。

参看图4，在需要时，也可将多棱柱结构的至少一个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的扇形圆柱面上，其它棱柱面形成在所述虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，且使转轴5、光源6的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。这样，实际上位于虚拟圆柱体的扇形圆柱面上的棱柱面是一个凸出面，当其作为工作面时，其能比平面反映出更大的面积，这种凸出面类似于路口拐弯处反光用的凸面镜，成正立缩小的虚像，可以增大视野。这样也可以在同等情况下增加棱柱面的数量，相比平面的反光面，以较小的棱柱面积，观察到同样的碳刷8磨损情况。

参看图5，所述碳刷8上端设有压片9，所述压片9下部设置拉伸弹簧10，刷握14套装在所述碳刷8上形成滑动配合，在拉伸弹簧10的拉伸下，所述压片9左端底面紧贴在碳刷8顶端，使从刷握14内向下伸出的碳刷8底面抵紧压在换向器11上。在刷握14靠近拉伸弹簧10一侧的上部设有挡板15。所述压片9上设有微动开关，当压片9与挡板15快要碰上时，微动开关动作，发出报警信号。

碳刷工作时，根据实际情况，一般会设有磨损极限。碳刷快要达到磨损极限时，还能正常工作，超过这个磨损极限后，就会造成换向器损坏或者电流异常。为了在快到磨损极限时能够提醒检修人员更换，在刷握靠近拉伸弹簧一侧的上部设有挡板，在压片上设有微动开关。当碳刷快到磨损极限时，压片在拉伸弹簧的拉扯下，压片左端持续向下，快要与挡板碰上时，此时微动开关动作，发出报警信号，检修人员得到通知后，就可以实时更换，避免故障。

在上述实现过程中，压片右端会设置转轴(图中转轴未示出)，这样压片左端的上下移动其实是绕着压片右端的转轴点实现的。压片左端可以设置为斜向下结构，方便抵压碳刷使其贴紧换向器。拉伸弹簧时刻处于拉伸状态，当碳刷磨损后高度下降时，压片在拉伸弹簧的拉伸中始终压在碳刷上端。

参看图6，在上述实现过程中，由于底部碳刷8存在视觉盲区，其磨损情况无法通过电机观察窗13观察清楚，在电机壳体内部放置一个观察装置，将反光机构3置于换向器底部的碳刷8下方，不开窗不停机就能清晰观察到底部碳刷8的长度，压片9下压的位置以及碳刷8是否变形等。由于观察装置是置于电机壳体内部，处于高温、多尘、多油污的环境下，反光机构3容易被影响或污染，为了提高反光机构3的使用次数或时间，将反光机构3设为多棱柱结构，其由多个棱柱面组成，当某一棱柱面的反光面被污染或受到影响时，可以通过旋转支架上的转轴5，将另一棱柱面的反光面作为工作面。所述多棱柱结构可为三棱柱，四棱柱，五棱柱等多边棱柱。其实，在任一工作面都能完整反映碳刷8磨损情况时，合适情况的多边棱柱皆可。

由于电机壳体内部光线较弱，甚至某些区域完全处于黑暗中，因此为增加电机壳体内部碳刷区域所处环境的亮度，在多棱柱结构内部安装了光源6。当需要补光时，可以打开光源6。光源6选择合适的白炽光源，光源6的形状与多棱柱结构内部配合一致，球灯或者长灯管的发散光源效果皆可。在多棱柱结构处于电机壳体内部时，在外部通过遥控即可打开或者关闭光源6，其亮度也能同时调整。

在上述实现过程中，由于多棱柱结构的每个棱柱面都可以用来反光作为工作面来反映碳刷8的磨损情况，所以，将多棱柱结构设置为规则的多棱柱结构是较为理想的。这样，通过转轴5调整时，如果不调节升降机构4的高度，每个棱柱面旋转到工作面位置时，其与碳刷8的距离都是接近不变的，也就无需再次调整上下距离，就可以继续使用。因此，在设置多棱柱结构时，将多个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，且使转轴5、光源6的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

在上述实现过程中，可以选择棱柱面的材料，玻璃，不锈钢板等均可。由于电机壳体内部的环境，其必须在亮光环境下能够反射出碳刷8磨损的情况，所以棱柱面的表面必须足够平整光亮，同时能够耐高温，耐灰尘，耐油污，还要防变形等。棱柱面的形状，选择平面或者凸面皆可。由于是多棱柱面结构，在某一棱柱面污染或看不清晰后，通过转轴5旋转，换一个棱柱面作为工作面即可。一般在转换工作面时，转轴5上会设置锁紧装置，例如定位块，销轴等。当工作面调整一定角度时，可以实时固定。某一棱柱面作为工作面时，其尺寸以能全部观察到电机底部碳刷为宜，安装位置为底部碳刷下方，不要靠电机绕组和汇流环过近。

在上述实现过程中，升降机构4是为了调整多棱柱结构的工作面与碳刷8的距离，升降机构4安装在底座1上并连接支架2，通过丝杠和螺杆的组合来上下移动。支架上的转轴5旋转，可以调整多棱柱结构的工作面与水平面的角度，但无法调整处于碳刷8正下方或者斜下方的位置，于是在底座下部设置移动机构12，通过移动底座，能够很方便地将观察装置置于电机壳体内部碳刷8下方合适的位置。移动机构12可以选择转向轮。为避免底座晃动，所述转向轮带有锁紧装置。

使用时，通过升降机构4调整好多棱柱结构与碳刷的位置，然后通过转轴调整好多棱柱结构的工作面与水平面的角度，将转轴锁紧后，将该观察装置通过电机观察窗13置于电机壳体内，通过底座的移动机构12来调整处于碳刷下方的合适位置，此时，碳刷8在工作面上成像，巡检人员可以通过观察窗观察碳刷8的磨损情况。当某一工作面污染或变形时，旋转转轴5换到另一工作面即可。当电机壳体内光线较暗时，可以打开光源6，或者穿过观察窗用手电筒补光。

碳刷8在使用过程中快到磨损极限时，压片在拉伸弹簧的拉扯下，压片左端持续向下，快要与挡板碰上时，此时微动开关动作，发出报警信号，通知检修人员更换碳刷。

通过设置在直流电机壳体内的换向器底部碳刷下方的多棱柱反光机构，能够帮助完成有刷直流电机底部碳刷的检查，提高巡检效率；同时还通过拉伸弹簧、压片、挡板和微动开关的配合，避免碳刷磨损过度而未发觉对电机造成的损害。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种直流电机底部碳刷观察装置，包括底座，支架，反光机构，升降机构；

所述升降机构安装在底座上并连接支架；

所述反光机构安装在支架上，并与支架通过转轴相连；

其特征在于，所述反光机构是多棱柱结构。

2.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述多棱柱结构内部安装有光源，所述光源的开闭和亮度通过遥控来调节。

3.根据权利要求2所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述多棱柱结构的多个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，所述转轴、所述光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

4.根据权利要求2所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述多棱柱结构的至少一个棱柱面形成在一个虚拟圆柱体的扇形圆柱面上，其它棱柱面形成在所述虚拟圆柱体的内接多棱柱的侧平面上，所述转轴、所述光源的轴线均与所述虚拟圆柱体的中心轴重合。

5.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述多棱柱结构的至少一个棱柱面是由一块不锈钢板组成；

优选地，所述不锈钢板的厚度为1-3mm，长度为300-400mm，宽度为200-300mm。

6.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述碳刷上端设有压片，所述压片下部设置拉伸弹簧，刷握套装在所述碳刷上形成滑动配合，在拉伸弹簧的拉伸下，所述压片左端底面紧贴在碳刷顶端，使从刷握内向下伸出的碳刷底面抵紧压在换向器上。

7.根据权利要求6所述的碳刷观察装置，其特征在于，在刷握靠近拉伸弹簧一侧的上部设有挡板；

优选地，所述压片上设有微动开关，当压片与挡板快要碰上时，微动开关动作，发出报警信号。

8.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述升降机构采用丝杠和螺杆的组合，能够上下调整。

9.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述底座下部带有移动机构；

优选地，所述移动机构为转向轮；

优选地，所述转向轮带有锁紧装置。

10.根据权利要求1所述的碳刷观察装置，其特征在于，所述转轴用来调整所述多棱柱结构的其中一个棱柱面与水平面的角度；

优选地，所述转轴带有锁紧装置。

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